オゾン水製造装置
【課題】高濃度でオゾンを溶解させることができ、しかもオゾンが長時間抜けることもないオゾン水を得ることができるオゾン水製造装置を提供する。
【解決手段】水を圧送する加圧部１と、水にオゾンを注入するオゾン注入部２と、オゾンを注入された水が加圧部１で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４とを備える。そして、加圧部１、オゾン注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給し、減圧部４の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにしてある。
【解決手段】水を圧送する加圧部１と、水にオゾンを注入するオゾン注入部２と、オゾンを注入された水が加圧部１で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４とを備える。そして、加圧部１、オゾン注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給し、減圧部４の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにしてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水は、各種の分野において殺菌、漂白などに広く利用されている。そしてこのようなオゾン水を製造する装置として、例えば特許文献１などで提案されたものがある。この特許文献１では、水中にパイプからオゾンガスを吹き込み、このオゾン混合水に超音波振動を与えることによって、オゾンの気泡を細かくして水にオゾンを溶解させるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００４−１７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし上記の特許文献１のものでは、超音波振動で微細化したオゾンの気泡を水に溶解させるようにしているだけであるので、高濃度でオゾンを溶解させることはできないものであり、またオゾンは微細気泡として水中に存在しているだけであるため、短時間で水中からオゾンが抜けてしまい、長時間に亘って高濃度でオゾンが溶解したオゾン水を得ることはできないものである。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高濃度でオゾンを溶解させることができ、しかもオゾンが長時間抜けることもないオゾン水を得ることができるオゾン水製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るオゾン水製造装置は、水を圧送する加圧部１と、水にオゾンを注入するオゾン注入部２と、オゾンを注入された水が加圧部１で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４とを備え、加圧部１、オゾン注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給し、減圧部４の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明によれば、加圧部１による加圧によって水にオゾンを溶解させるため、オゾンを水に効率高く、高濃度に溶解させることができるものであり、またオゾンを高濃度で溶解したオゾン水の圧力を、減圧部４で流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、オゾン水に気泡が発生することを防止して、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水をそのまま取り出すことができると共に、オゾンが抜けることなくオゾン濃度を長時間維持することができるものである。
【０００７】
また請求項２の発明は、加圧溶解部３で水に溶解しない余剰オゾンを排出する余剰オゾン排出部５を備えて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、水に溶解しない余剰オゾンを加圧溶解部３から排出することによって、余剰オゾンが残留することによる加圧溶解部３内のオゾンと水の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、オゾンの溶解効率を高く維持することができるものである。
【０００９】
また請求項３の発明は、余剰オゾン排出部５から余剰オゾンをオゾン注入部２に供給する連結部１０を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、加圧溶解部３で水に溶解しない余剰オゾンをオゾン注入部２で再度水に注入することができ、余剰オゾンの無駄がなくなると共に、有害なオゾンが外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。
【００１１】
また請求項４の発明は、上記の減圧部４を、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６に設けられ、オゾン水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、圧力調整弁７による圧力調整でオゾン水の圧力を下げることができ、加圧溶解部３における圧力に応じて圧力調整弁７で減圧調整することによって、オゾン水に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。
【００１３】
また請求項５の発明は、上記の減圧部４を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でオゾン水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の流路断面積と流路長によって、オゾン水の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
【００１５】
また請求項６の発明は、上記の減圧部４は、一つの流路で形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、複数の流路を設けて減圧部４を形成する場合のような、装置構成が複雑になることがないものである。
【００１７】
また請求項７の発明は、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の圧力損失とこの流路６に付加した延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される水とオゾンの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加して成ることを特徴とするものある。
【００１８】
この発明によれば、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の圧力を確保することができ、この圧力で水にオゾンを溶解させることができるものである。
【００１９】
また本発明は、オゾンを発生させてオゾンをオゾン注入部２から供給するオゾン発生器１３と、オゾン水のオゾン溶解濃度を測定すると共に測定結果に基づいてオゾン発生器１３によるオゾンの発生を制御する濃度検出制御部９を備えて成ることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、オゾン濃度検出制御部９で測定されたオゾン溶解濃度に基づいて、オゾン発生器１３によるオゾンの発生をフィードバック制御することによって、必要とされるオゾン濃度に調整しながらオゾン水を生成することができるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加圧部１による加圧によって水にオゾンを溶解させるようにしたので、オゾンを水に効率高く、高濃度に溶解させることができるものであり、またオゾンを高濃度で溶解したオゾン水の圧力を、減圧部４で流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するようにしたので、オゾン水に気泡が発生することを防止して、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水をそのまま供給することができると共に、オゾンが抜けることなくオゾン濃度を長時間維持することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３の流出側と流入側にそれぞれ配管で形成される流路１５，６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に接続してあり、他端は水道配管１７ａ、浴槽等の貯水槽１７ｂなど、任意の水供給源１７に接続してある。また流路１５の途中には加圧部１が設けてある。加圧部１は、例えば、水供給源１７から供給される水を加圧溶解部３に圧送するポンプ１８などで形成されるものである。
【００２４】
またこの流入側の流路１５にはオゾン注入部２が接続してある。オゾン注入部２はオゾンを流路１５に供給して注入するためのものであり、オゾン注入配管１１にオゾン発生器１３と圧力調整弁１２を設けて形成してある。オゾン発生器１３は圧力調整弁１２よりも流路１５側に設けられるものであり、オゾン発生器１３としては例えば電気放電によって空気中の酸素からオゾンを生成するものを用いることができる。またこのようなオゾン発生器１３を用いてオゾン注入部２を形成する他に、オゾンを封入したボンベからオゾンを供給するようにしてオゾン注入部２を形成することもできる。流路１５へのオゾン注入部２の接続位置は、加圧溶解部３より上流側の位置であればよく、図１のように加圧部１より上流側の流路１５に接続するようにしても、あるいは加圧部１より下流側の流路１５に接続するようにしてもいずれでもよい。
【００２５】
一方、流出側の流路６は一端を加圧溶解部３に接続し、他端はオゾン水回収槽（図示省略）などに接続して大気に開放してある。この流路６には減圧部４が設けてある。また加圧溶解部３には余剰オゾン排出部５が設けてある。余剰オゾン排出部５は、例えば、加圧溶解部３内の気圧が所定の圧力以上になると開口するガス抜き弁などを備えて形成してあり、この余剰オゾン排出部５は連結部１０によってオゾン注入部２に連通接続してある。図の実施の形態では、連結部１０は圧力調整弁１２とオゾン発生器１３の間の位置においてオゾン注入配管１１に接続してあるが、圧力調整弁１２より流路１５の側の位置であればよく、オゾン発生器１３よりも流路１５の側においてオゾン注入配管１１に接続するようにしてもよい。
【００２６】
上記のように形成されるオゾン水製造装置にあって、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させると、水供給源１７から供給される水が流路１５を通して加圧溶解部３へ圧送して供給される。このように流路１５内を水が流れる際に、オゾン注入部２のオゾン注入配管１１内に対して吸引力が作用し、大気中の空気が圧力調整弁１２を通してオゾン発生器１３に吸引され、オゾン発生器１３内で空気中の酸素からオゾンが生成される。このように生成されたオゾンはオゾン注入部２から流路１５内に吸引されて水にオゾンが注入される。そしてこのようにオゾンが注入された水を加圧部１で加圧溶解部３へ圧送して送り込むことによって、この圧送による押し込み力で加圧溶解部３内において水とオゾンに圧力が加わって高圧になる。このように加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧することによって、水にオゾンを効率高く飽和量以上に溶解させることができるものであり、オゾンが高濃度で溶解したオゾン水を得ることができるものである。
【００２７】
また、このように加圧溶解部３内において水とオゾンを加圧して強制的に効率良く溶解させ、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水を短時間で生成することができるため、加圧溶解部３内で生成されたオゾン水を流路６を通して送り出しながら、加圧溶解部３内で水にオゾンを溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３をタンクのような容積の大きなもので形成する必要がなくなるものであり、装置規模を小さくして装置のコストを低減することが可能になるものである。
【００２８】
ここで、オゾン注入部２から注入されるオゾンの全量が水に溶解しないと、加圧溶解部３内で水に溶解しない余剰オゾンが生じるが、加圧溶解部３に余剰オゾン排出部５を設け、オゾンの溶解飽和量以上の溶解できない余剰オゾンを加圧溶解部３から排出することによって、余剰オゾンが残留することによる加圧溶解部３内のオゾンと水の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、オゾンの溶解効率を高く維持することができるものである。
【００２９】
また、このように余剰オゾン排出部５から排出された余剰オゾンは連結部１０を通してオゾン注入部２に返送し、オゾン注入部２から再度、水に注入するようにしてある。従って、加圧溶解部３で溶解しなかったオゾンを捨てることなく有効利用することができるものであり、しかも有害なオゾンが外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。このとき、余剰オゾン排出部５から返送された余剰オゾンだけではオゾン注入部２で注入するガス圧が不足することがあるので、圧力調整弁１２を調整して空気を吸入し、オゾン発生器１３で不足分のオゾンを生成することによって、所定のガス圧でオゾンを注入することができるようにしてある。
【００３０】
そして、上記のように加圧溶解部３で生成されたオゾン水は、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内でオゾン水は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下に送り出されると、急激な圧力低下によって、オゾン水中に気泡が発生するおそれがあり、オゾン溶解量が減少し、またキャビテーションが発生することがある。このために本発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態のオゾン水を流路６を通して送り出す際に、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。
【００３１】
ここで、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度のオゾン水について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、オゾン水が流入する側から流出する側に向かって、オゾン水の圧力を段階的に、あるいは連続的に、徐々に大気圧まで減圧できるように設定してある。従って、加圧溶解部３内で加圧されたオゾン水を、減圧部４において気泡が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に、流路６の先端から吐出することによって、オゾン水に気泡が発生することなくオゾン水を吐出することができるものであり、加圧溶解部３で飽和量以上にオゾンが溶解されたオゾン水を、安定した高濃度の状態のまま送り出して利用することが可能になるものである。
【００３２】
図２は、減圧部４の具体的な実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６に、水の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けることによって、減圧部４を形成するようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡が発生しない減圧度でオゾン水の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。
【００３３】
各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、オゾン水に気泡発生が生じない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出されたオゾン水の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａでオゾン水の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。またオゾン水の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂでオゾン水の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらにオゾン水の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃでオゾン水の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものである。尚、圧力調整弁７による減圧量は、水温、オゾンの溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。
【００３４】
図３は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備えて形成し、この流路断面積の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで減圧部４が形成されるようにしてある。
【００３５】
図３（ａ）の実施の形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、オゾン水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また図３（ｂ）の実施の形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、オゾン水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに図３（ｃ）の実施の形態では、オゾン水の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。
【００３６】
この図３のものにあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ１＞φｄ２＞φｄ３であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のオゾン水の流速はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のオゾン水の圧力はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３となる。従って、加圧溶解部３から送り出されるオゾン水の圧力Ｐ１を気泡が発生しない減圧度で、図３（ａ）（ｂ）のものでは段階的に減圧して、また図３（ｃ）のものでは連続的に減圧して、Ｐ３の大気圧まで徐々に下げることができるものである。
【００３７】
図４は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を通してオゾン水を排出する際に、流路６内をオゾン水が流れる際の圧力損失によって、オゾン水に気泡が発生しない減圧速度でオゾン水の圧力を徐々に連続的に低下させ、オゾン水の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。従って図４（ａ）の実施の形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ１のオゾン水を、流路６内を通過させる際にＰ２〜Ｐｎ−１へと、オゾン水に気泡が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐｎ−１）、流路６の終端ではオゾン水の圧力Ｐｎが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長さＬを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。
【００３８】
この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
流体の関係式Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ２／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは内径、ｖは流速、ｇは加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ２）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、装置の構造をより簡単なものに形成することができるものである。このような管路長さＬが長い流路６で形成される減圧部４は、例えば図４（ｂ）のような長いホース４ａで形成することができる。
【００３９】
上記のように本発明では加圧部１によって水とオゾンを加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧してオゾンを溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。このように加圧部１からの押し込み圧を受ける圧力を確保するために、加圧溶解部３の流出側の流路６に絞り弁などの絞り部を設けることが考えられるが、このように絞り部を流路６に設けると、加圧溶解部３で生成されたオゾン水を流路６に送り出して排出する際に、絞り部の前後で大きな圧力差が生じ、オゾン水が急激に減圧されることになり、オゾン水に気泡が発生するおそれがある。
【００４０】
そこで図５の実施の形態では、流路６の圧力損失を利用して、流路６に絞り部を設ける必要なく、押し込み圧を受ける圧力を確保するようにしている。このとき、上記各実施形態の流路６の長さでは、流路６の圧力損失で押し込み圧を受ける圧力を確保することは難しいので、流路６の加圧溶解部３と反対側の端部に延長流路８を付加するようにしてある。すなわち、流路６の減圧部４も含めた全体の圧力損失を算出し、加圧部１からの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力と、この流路６の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の圧力損失が生じる管路の長さを上記の式から算出して、この管路長さの延長流路８を流路６に付加するようにしてある。このように、流路６の圧力損失と延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送されるオゾンと水の押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁などの絞り部を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の加圧力を確保して、水にオゾンを溶解させることができるものである。
【００４１】
図６はオゾン水製造装置の具体的な一例を示すものであり、水は流路１５に導入口３０から導入される。流路１５にはオゾンが導入されるオゾン注入部２が接続してあり、オゾンが注入された水はポンプで形成される加圧部１によって、小容量のタンクで形成される加圧溶解部３に圧送される。このようにオゾンが注入された水が加圧溶解部３に圧送されることによって、加圧溶解部３内で水にオゾンが溶解されたオゾン水が生成される。そしてこのオゾン水は加圧溶解部３から流路６に送り出され、流路６の先端の吐出口３１から送り出される。この流路６には減圧部４が設けてあり、加圧溶解部３から送り出されたオゾン水は大気圧まで減圧された後に流路６の端部の吐出口３１から吐出され、気泡が発生しない状態でオゾン水を送り出すことができる。図６の実施の形態では、減圧部４は、図３（ａ）の内径が異なる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連ねたもので形成してある。
【００４２】
この装置にあって、ポンプで形成される加圧部１を連続運転することによって、オゾン注入部２、加圧溶解部３を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給するようにすることができるものであり、減圧部４の流出側である吐出口３１から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させて得ることができるものである。また、減圧部４は加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の一部として設けられており、そしてこの減圧部４はオゾン水の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、減圧部４を例えば内径２〜５０ｍｍ程度の比較的大きい流路として形成することができるものであり、異物が混入しても減圧部４内が詰まるようなことがないものである。さらにこのような構成の減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れるオゾン水のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。さらに、減圧部４をこのように内径の大きな流路として形成することによって、オゾン水の供給量を多くすることができ、減圧部４を一つの流路のみで形成することが可能になるものであり、装置構成を簡単なものに形成することができるものである。そして本装置を利用してオゾン水を製造する場合、水温２０℃の水を用いて最大オゾン溶解量０．６ｇ／Ｌのオゾン水を得ることができるものである。
【００４３】
上記のようにして製造されたオゾン水は、例えば、食材や食器などの食品関連の被洗浄物の殺菌、生鮮食料品の殺菌や鮮度維持、トイレ、流し台、洗面台、風呂の除菌や消臭、トイレの尿石防止、洗濯機の被洗濯物および食器洗浄器の被洗浄物の殺菌や漂白、畜産、農業、食品、染色等の各種産業における排水の殺菌、有機物分解、脱臭、脱色など、各種の用途に用いることができるものである。そして本発明では上記のように、加圧部１による加圧によって加圧溶解部３内で水にオゾンを溶解させ、気泡が発生しないように減圧部４で大気圧にまで減圧することによって、オゾン水を製造するようにしているため、オゾンが気泡として外部に漏出することを防ぐことができるものであり、またオゾン水にはオゾンが完全に溶解した状態であるので、急激な温度や圧力の変化がない通常の使用状態では気泡化しにくく、オゾン水からもオゾンが放出されることがないものであり、オゾンによって環境を汚染するようなことがないものである。さらにオゾン水中のオゾンは、殺菌、有機物分解、脱色、漂白などを行なう際に消費される以外は消費や分解がなく、オゾン水による効果を長時間維持することができるものである。
【００４４】
図７は本発明の他の実施の形態を示すものであり、減圧部４よりも水の流れの下流側において流路６にオゾン濃度計によって形成される濃度検出部３７が設けてある。この濃度検出部３７は制御部３８に電気的に接続してあり、さらに制御部３８はオゾン発生器１３に電気的に接続してあり、制御部３８によってオゾン発生器１３の作動を制御することができるようにしてある。この濃度検出部３７と制御部３８によって濃度検出制御部９が形成されるものである。その他の構成は図１のものと同じである。
【００４５】
このものにあって、上記のように減圧部４で圧力が減圧されたオゾン水が流路６を通過する際に、濃度検出部３７によってオゾン水のオゾン溶解濃度が測定されるようになっており、濃度検出部３７で測定されたオゾン濃度のデータは制御部３８に入力されるようになっている。制御部３８はＣＰＵやメモリー等を備えて形成されるものであり、濃度検出部３７から入力されたオゾン濃度値に基づいて、オゾン発生器１３をオン−オフ制御したり、あるいはオゾン発生器１３の印加電圧を変更したりして、オゾン発生器１３によるオゾンの発生を制御するようにしてある。すなわち、濃度検出部３７で測定されるオゾン濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より小さいときには、制御部３８による制御で、オゾン発生器１３をオンさせたり印加電圧を上昇させたりして、オゾン注入部２から水に注入されるオゾン量を増やして、加圧溶解部３で溶解されるオゾンの溶解濃度を高めるようにするものであり、また、濃度検出部３７で測定されるオゾン濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より大きいときには、制御部３８による制御で、オゾン発生器１３をオフさせたり印加電圧を降下させたりして、オゾン注入部２から水に注入されるオゾン量を減らして、加圧溶解部３で溶解されるオゾンの溶解濃度を低下させるようにするものである。このようにして制御部３８のメモリーに登録されたオゾン濃度の値にオゾン水の濃度を調整することができるものである。従って、用途に応じてオゾン水において必要とされるオゾン濃度は異なるが、必要なオゾン濃度のデータを制御部３８のメモリーに登録しておくことによって、必要とされるオゾン濃度に調整しながらオゾン水を生成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の一部の一例を示す概略図である。
【図３】同上の一部の他の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ概略図である。
【図４】同上の一部の他の一例を示すものであり、（ａ）は概略図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】同上の一部の他の一例を示す概略図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 加圧部
２ オゾン注入部
３ 加圧溶解部
４ 減圧部
５ 余剰オゾン排出部
６ 流路
７ 圧力調整弁
８ 延長流路
９ 濃度検出制御部
１０ 連結部
１１ オゾン注入配管
１２ 圧力調整弁
１３ オゾン発生器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾン水製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン水は、各種の分野において殺菌、漂白などに広く利用されている。そしてこのようなオゾン水を製造する装置として、例えば特許文献１などで提案されたものがある。この特許文献１では、水中にパイプからオゾンガスを吹き込み、このオゾン混合水に超音波振動を与えることによって、オゾンの気泡を細かくして水にオゾンを溶解させるようにしたものである。
【特許文献１】特開２００４−１７０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし上記の特許文献１のものでは、超音波振動で微細化したオゾンの気泡を水に溶解させるようにしているだけであるので、高濃度でオゾンを溶解させることはできないものであり、またオゾンは微細気泡として水中に存在しているだけであるため、短時間で水中からオゾンが抜けてしまい、長時間に亘って高濃度でオゾンが溶解したオゾン水を得ることはできないものである。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高濃度でオゾンを溶解させることができ、しかもオゾンが長時間抜けることもないオゾン水を得ることができるオゾン水製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るオゾン水製造装置は、水を圧送する加圧部１と、水にオゾンを注入するオゾン注入部２と、オゾンを注入された水が加圧部１で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部３と、加圧溶解部３でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部４とを備え、加圧部１、オゾン注入部２、加圧溶解部３の各部を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給し、減圧部４の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とするものである。
【０００６】
この発明によれば、加圧部１による加圧によって水にオゾンを溶解させるため、オゾンを水に効率高く、高濃度に溶解させることができるものであり、またオゾンを高濃度で溶解したオゾン水の圧力を、減圧部４で流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、オゾン水に気泡が発生することを防止して、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水をそのまま取り出すことができると共に、オゾンが抜けることなくオゾン濃度を長時間維持することができるものである。
【０００７】
また請求項２の発明は、加圧溶解部３で水に溶解しない余剰オゾンを排出する余剰オゾン排出部５を備えて成ることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明によれば、水に溶解しない余剰オゾンを加圧溶解部３から排出することによって、余剰オゾンが残留することによる加圧溶解部３内のオゾンと水の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、オゾンの溶解効率を高く維持することができるものである。
【０００９】
また請求項３の発明は、余剰オゾン排出部５から余剰オゾンをオゾン注入部２に供給する連結部１０を備えて成ることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明によれば、加圧溶解部３で水に溶解しない余剰オゾンをオゾン注入部２で再度水に注入することができ、余剰オゾンの無駄がなくなると共に、有害なオゾンが外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。
【００１１】
また請求項４の発明は、上記の減圧部４を、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６に設けられ、オゾン水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁７で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１２】
この発明によれば、圧力調整弁７による圧力調整でオゾン水の圧力を下げることができ、加圧溶解部３における圧力に応じて圧力調整弁７で減圧調整することによって、オゾン水に気泡が発生することを安定して防ぐことができるものである。
【００１３】
また請求項５の発明は、上記の減圧部４を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でオゾン水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６で構成して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
この発明によれば、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の流路断面積と流路長によって、オゾン水の圧力を下げることができ、装置の構造を簡単なものに形成することができるものである。
【００１５】
また請求項６の発明は、上記の減圧部４は、一つの流路で形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
この発明によれば、複数の流路を設けて減圧部４を形成する場合のような、装置構成が複雑になることがないものである。
【００１７】
また請求項７の発明は、加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の圧力損失とこの流路６に付加した延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送される水とオゾンの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加して成ることを特徴とするものある。
【００１８】
この発明によれば、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の圧力を確保することができ、この圧力で水にオゾンを溶解させることができるものである。
【００１９】
また本発明は、オゾンを発生させてオゾンをオゾン注入部２から供給するオゾン発生器１３と、オゾン水のオゾン溶解濃度を測定すると共に測定結果に基づいてオゾン発生器１３によるオゾンの発生を制御する濃度検出制御部９を備えて成ることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明によれば、オゾン濃度検出制御部９で測定されたオゾン溶解濃度に基づいて、オゾン発生器１３によるオゾンの発生をフィードバック制御することによって、必要とされるオゾン濃度に調整しながらオゾン水を生成することができるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、加圧部１による加圧によって水にオゾンを溶解させるようにしたので、オゾンを水に効率高く、高濃度に溶解させることができるものであり、またオゾンを高濃度で溶解したオゾン水の圧力を、減圧部４で流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するようにしたので、オゾン水に気泡が発生することを防止して、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水をそのまま供給することができると共に、オゾンが抜けることなくオゾン濃度を長時間維持することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３の流出側と流入側にそれぞれ配管で形成される流路１５，６が接続してある。流入側の流路１５は一端を加圧溶解部３に接続してあり、他端は水道配管１７ａ、浴槽等の貯水槽１７ｂなど、任意の水供給源１７に接続してある。また流路１５の途中には加圧部１が設けてある。加圧部１は、例えば、水供給源１７から供給される水を加圧溶解部３に圧送するポンプ１８などで形成されるものである。
【００２４】
またこの流入側の流路１５にはオゾン注入部２が接続してある。オゾン注入部２はオゾンを流路１５に供給して注入するためのものであり、オゾン注入配管１１にオゾン発生器１３と圧力調整弁１２を設けて形成してある。オゾン発生器１３は圧力調整弁１２よりも流路１５側に設けられるものであり、オゾン発生器１３としては例えば電気放電によって空気中の酸素からオゾンを生成するものを用いることができる。またこのようなオゾン発生器１３を用いてオゾン注入部２を形成する他に、オゾンを封入したボンベからオゾンを供給するようにしてオゾン注入部２を形成することもできる。流路１５へのオゾン注入部２の接続位置は、加圧溶解部３より上流側の位置であればよく、図１のように加圧部１より上流側の流路１５に接続するようにしても、あるいは加圧部１より下流側の流路１５に接続するようにしてもいずれでもよい。
【００２５】
一方、流出側の流路６は一端を加圧溶解部３に接続し、他端はオゾン水回収槽（図示省略）などに接続して大気に開放してある。この流路６には減圧部４が設けてある。また加圧溶解部３には余剰オゾン排出部５が設けてある。余剰オゾン排出部５は、例えば、加圧溶解部３内の気圧が所定の圧力以上になると開口するガス抜き弁などを備えて形成してあり、この余剰オゾン排出部５は連結部１０によってオゾン注入部２に連通接続してある。図の実施の形態では、連結部１０は圧力調整弁１２とオゾン発生器１３の間の位置においてオゾン注入配管１１に接続してあるが、圧力調整弁１２より流路１５の側の位置であればよく、オゾン発生器１３よりも流路１５の側においてオゾン注入配管１１に接続するようにしてもよい。
【００２６】
上記のように形成されるオゾン水製造装置にあって、ポンプ１８で形成される加圧部１を作動させると、水供給源１７から供給される水が流路１５を通して加圧溶解部３へ圧送して供給される。このように流路１５内を水が流れる際に、オゾン注入部２のオゾン注入配管１１内に対して吸引力が作用し、大気中の空気が圧力調整弁１２を通してオゾン発生器１３に吸引され、オゾン発生器１３内で空気中の酸素からオゾンが生成される。このように生成されたオゾンはオゾン注入部２から流路１５内に吸引されて水にオゾンが注入される。そしてこのようにオゾンが注入された水を加圧部１で加圧溶解部３へ圧送して送り込むことによって、この圧送による押し込み力で加圧溶解部３内において水とオゾンに圧力が加わって高圧になる。このように加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧することによって、水にオゾンを効率高く飽和量以上に溶解させることができるものであり、オゾンが高濃度で溶解したオゾン水を得ることができるものである。
【００２７】
また、このように加圧溶解部３内において水とオゾンを加圧して強制的に効率良く溶解させ、高濃度でオゾンが溶解したオゾン水を短時間で生成することができるため、加圧溶解部３内で生成されたオゾン水を流路６を通して送り出しながら、加圧溶解部３内で水にオゾンを溶解させるようにすることができるものである。従って、加圧溶解部３をタンクのような容積の大きなもので形成する必要がなくなるものであり、装置規模を小さくして装置のコストを低減することが可能になるものである。
【００２８】
ここで、オゾン注入部２から注入されるオゾンの全量が水に溶解しないと、加圧溶解部３内で水に溶解しない余剰オゾンが生じるが、加圧溶解部３に余剰オゾン排出部５を設け、オゾンの溶解飽和量以上の溶解できない余剰オゾンを加圧溶解部３から排出することによって、余剰オゾンが残留することによる加圧溶解部３内のオゾンと水の比率を安定させて圧力変動を防ぐことができ、オゾンの溶解効率を高く維持することができるものである。
【００２９】
また、このように余剰オゾン排出部５から排出された余剰オゾンは連結部１０を通してオゾン注入部２に返送し、オゾン注入部２から再度、水に注入するようにしてある。従って、加圧溶解部３で溶解しなかったオゾンを捨てることなく有効利用することができるものであり、しかも有害なオゾンが外部に漏れて環境が汚染されることを防ぐことができるものである。このとき、余剰オゾン排出部５から返送された余剰オゾンだけではオゾン注入部２で注入するガス圧が不足することがあるので、圧力調整弁１２を調整して空気を吸入し、オゾン発生器１３で不足分のオゾンを生成することによって、所定のガス圧でオゾンを注入することができるようにしてある。
【００３０】
そして、上記のように加圧溶解部３で生成されたオゾン水は、流路６を通して送り出されるが、加圧溶解部３内でオゾン水は高圧に加圧された状態にあるので、そのまま大気圧下に送り出されると、急激な圧力低下によって、オゾン水中に気泡が発生するおそれがあり、オゾン溶解量が減少し、またキャビテーションが発生することがある。このために本発明では、流路６に減圧部４を設け、加圧溶解部３内で加圧された状態のオゾン水を流路６を通して送り出す際に、減圧部４で大気圧まで気泡を発生させることなく減圧をした後に吐出するようにしてある。
【００３１】
ここで、加圧溶解部３内で生成されるのと同じ濃度のオゾン水について、加圧溶解部３内で加圧されている圧力と同じ圧力から大気圧まで減圧する際に、気泡が発生しない減圧度を、予め計算や測定で求めておき、減圧部４をこの予め求めた減圧度で、オゾン水が流入する側から流出する側に向かって、オゾン水の圧力を段階的に、あるいは連続的に、徐々に大気圧まで減圧できるように設定してある。従って、加圧溶解部３内で加圧されたオゾン水を、減圧部４において気泡が発生しない減圧度で徐々に大気圧まで減圧した後に、流路６の先端から吐出することによって、オゾン水に気泡が発生することなくオゾン水を吐出することができるものであり、加圧溶解部３で飽和量以上にオゾンが溶解されたオゾン水を、安定した高濃度の状態のまま送り出して利用することが可能になるものである。
【００３２】
図２は、減圧部４の具体的な実施の形態の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６に、水の流れ方向に沿って複数の圧力調整弁７（７ａ，７ｂ，７ｃ）を設けることによって、減圧部４を形成するようにしてある。このように減圧部４を複数の圧力調整弁７を備えて形成することによって、気泡が発生しない減圧度でオゾン水の圧力を段階的に徐々に下げることができるものである。
【００３３】
各圧力調整弁７ａ，７ｂ，７ｃは、オゾン水に気泡発生が生じない減圧度で減圧するように設定されているものであり、この減圧度は予め計算や測定で求めた数値に設定されるものである。例えば、加圧溶解部３から流路６に送り出されたオゾン水の加圧圧力が０．５ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１２ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、圧力調整弁７ａでオゾン水の圧力を０．１２ＭＰａ減圧して、０．３８ＭＰａに落とす。またオゾン水の加圧圧力が０．３８ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．１６ＭＰａであると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｂでオゾン水の圧力を０．１６ＭＰａ減圧して、０．２２ＭＰａに落とす。さらにオゾン水の加圧圧力が０．２２ＭＰａであるとき、気泡が発生しない減圧量が０．２２ＭＰａ以上であると測定によって判明しているとすると、次の圧力調整弁７ｃでオゾン水の圧力を０．２２ＭＰａ減圧して、加圧圧力を０ＭＰａに落とし、大気圧まで減圧することができるものである。尚、圧力調整弁７による減圧量は、水温、オゾンの溶解濃度、加圧溶解部３内の圧力、流路６の径などに応じて変動するものであり、装置毎に、計算や測定をして、適宜設定されるものである。
【００３４】
図３は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を流路断面積が異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを備えて形成し、この流路断面積の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃで減圧部４が形成されるようにしてある。
【００３５】
図３（ａ）の実施の形態では、流路断面積が異なる、つまり内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてあり、オゾン水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。また図３（ｂ）の実施の形態では、内径の異なる複数の管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃをレジューサ２１を介して接続して連ねるようにしてあり、オゾン水の流れの上流側から下流側へと、徐々に管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの径が小さくなるようにしてある。さらに図３（ｃ）の実施の形態では、オゾン水の流れの上流側から下流側へと連続的に径が小さくなる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを一体に連ねるようにしてある。
【００３６】
この図３のものにあって、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃの内径はφｄ１＞φｄ２＞φｄ３であるので、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のオゾン水の流速はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３となり、各管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃ内のオゾン水の圧力はＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３となる。従って、加圧溶解部３から送り出されるオゾン水の圧力Ｐ１を気泡が発生しない減圧度で、図３（ａ）（ｂ）のものでは段階的に減圧して、また図３（ｃ）のものでは連続的に減圧して、Ｐ３の大気圧まで徐々に下げることができるものである。
【００３７】
図４は、減圧部４の具体的な実施の形態の他の一例を示すものであり、加圧溶解部３に接続される流路６を通してオゾン水を排出する際に、流路６内をオゾン水が流れる際の圧力損失によって、オゾン水に気泡が発生しない減圧速度でオゾン水の圧力を徐々に連続的に低下させ、オゾン水の圧力を大気圧にまで低下させるようにしてある。従って図４（ａ）の実施の形態では、加圧溶解部３内での圧力がＰ１のオゾン水を、流路６内を通過させる際にＰ２〜Ｐｎ−１へと、オゾン水に気泡が発生しない減圧速度で徐々に連続的に圧力を低下させ（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐｎ−１）、流路６の終端ではオゾン水の圧力Ｐｎが大気圧にまで低下するように、流路６の流路断面積と管路長さＬを設定するようにしてあり、このような流路断面積と管路長さＬを有する流路６によって減圧部４が形成されるものである。
【００３８】
この管路長さＬは、次の式から設定することができる。すなわち、
流体の関係式Ｐ＝λ・（Ｌ／ｄ）・（ｖ２／２ｇ）
［Ｐは加圧溶解部３内の圧力、λは管摩擦係数、ｄは内径、ｖは流速、ｇは加速度]
から、Ｌ＝（Ｐ・ｄ・２ｇ）／（λ・ｖ２）を導くことができ、この式から計算して流路６の管路長さＬを求めることができるものである。このように、流路６の管路長さＬを所定長さに形成するだけで減圧部４を形成することができるものであり、装置の構造をより簡単なものに形成することができるものである。このような管路長さＬが長い流路６で形成される減圧部４は、例えば図４（ｂ）のような長いホース４ａで形成することができる。
【００３９】
上記のように本発明では加圧部１によって水とオゾンを加圧溶解部３に圧送し、この際の押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧してオゾンを溶解させるようにしているが、この押し込み圧を受けて加圧溶解部３内に必要な圧力が発生するようにする必要がある。このように加圧部１からの押し込み圧を受ける圧力を確保するために、加圧溶解部３の流出側の流路６に絞り弁などの絞り部を設けることが考えられるが、このように絞り部を流路６に設けると、加圧溶解部３で生成されたオゾン水を流路６に送り出して排出する際に、絞り部の前後で大きな圧力差が生じ、オゾン水が急激に減圧されることになり、オゾン水に気泡が発生するおそれがある。
【００４０】
そこで図５の実施の形態では、流路６の圧力損失を利用して、流路６に絞り部を設ける必要なく、押し込み圧を受ける圧力を確保するようにしている。このとき、上記各実施形態の流路６の長さでは、流路６の圧力損失で押し込み圧を受ける圧力を確保することは難しいので、流路６の加圧溶解部３と反対側の端部に延長流路８を付加するようにしてある。すなわち、流路６の減圧部４も含めた全体の圧力損失を算出し、加圧部１からの押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力と、この流路６の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の圧力損失が生じる管路の長さを上記の式から算出して、この管路長さの延長流路８を流路６に付加するようにしてある。このように、流路６の圧力損失と延長流路８の圧力損失の和が、加圧部１で圧送されるオゾンと水の押し込み圧によって加圧溶解部３内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路６に延長流路８を付加することによって、絞り弁などの絞り部を用いる必要なく、加圧部１からの押し込み圧で加圧溶解部３内の加圧力を確保して、水にオゾンを溶解させることができるものである。
【００４１】
図６はオゾン水製造装置の具体的な一例を示すものであり、水は流路１５に導入口３０から導入される。流路１５にはオゾンが導入されるオゾン注入部２が接続してあり、オゾンが注入された水はポンプで形成される加圧部１によって、小容量のタンクで形成される加圧溶解部３に圧送される。このようにオゾンが注入された水が加圧溶解部３に圧送されることによって、加圧溶解部３内で水にオゾンが溶解されたオゾン水が生成される。そしてこのオゾン水は加圧溶解部３から流路６に送り出され、流路６の先端の吐出口３１から送り出される。この流路６には減圧部４が設けてあり、加圧溶解部３から送り出されたオゾン水は大気圧まで減圧された後に流路６の端部の吐出口３１から吐出され、気泡が発生しない状態でオゾン水を送り出すことができる。図６の実施の形態では、減圧部４は、図３（ａ）の内径が異なる管体２０ａ，２０ｂ，２０ｃを連ねたもので形成してある。
【００４２】
この装置にあって、ポンプで形成される加圧部１を連続運転することによって、オゾン注入部２、加圧溶解部３を連続的に運転させて、減圧部４にオゾン水を連続的に供給するようにすることができるものであり、減圧部４の流出側である吐出口３１から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させて得ることができるものである。また、減圧部４は加圧溶解部３からオゾン水を送り出す流路６の一部として設けられており、そしてこの減圧部４はオゾン水の圧力を流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧するものであるため、減圧部４を例えば内径２〜５０ｍｍ程度の比較的大きい流路として形成することができるものであり、異物が混入しても減圧部４内が詰まるようなことがないものである。さらにこのような構成の減圧部４を設けることによって、減圧部４を流れるオゾン水のレイノルズ数が臨界レイノルズ数（Ｒｅ＝２３２０）より小さなレイノズル数である層流状態だけではなく、臨界レイノルズ数より大きなレイノルズ数である乱流状態でも対応することが可能になるものである。さらに、減圧部４をこのように内径の大きな流路として形成することによって、オゾン水の供給量を多くすることができ、減圧部４を一つの流路のみで形成することが可能になるものであり、装置構成を簡単なものに形成することができるものである。そして本装置を利用してオゾン水を製造する場合、水温２０℃の水を用いて最大オゾン溶解量０．６ｇ／Ｌのオゾン水を得ることができるものである。
【００４３】
上記のようにして製造されたオゾン水は、例えば、食材や食器などの食品関連の被洗浄物の殺菌、生鮮食料品の殺菌や鮮度維持、トイレ、流し台、洗面台、風呂の除菌や消臭、トイレの尿石防止、洗濯機の被洗濯物および食器洗浄器の被洗浄物の殺菌や漂白、畜産、農業、食品、染色等の各種産業における排水の殺菌、有機物分解、脱臭、脱色など、各種の用途に用いることができるものである。そして本発明では上記のように、加圧部１による加圧によって加圧溶解部３内で水にオゾンを溶解させ、気泡が発生しないように減圧部４で大気圧にまで減圧することによって、オゾン水を製造するようにしているため、オゾンが気泡として外部に漏出することを防ぐことができるものであり、またオゾン水にはオゾンが完全に溶解した状態であるので、急激な温度や圧力の変化がない通常の使用状態では気泡化しにくく、オゾン水からもオゾンが放出されることがないものであり、オゾンによって環境を汚染するようなことがないものである。さらにオゾン水中のオゾンは、殺菌、有機物分解、脱色、漂白などを行なう際に消費される以外は消費や分解がなく、オゾン水による効果を長時間維持することができるものである。
【００４４】
図７は本発明の他の実施の形態を示すものであり、減圧部４よりも水の流れの下流側において流路６にオゾン濃度計によって形成される濃度検出部３７が設けてある。この濃度検出部３７は制御部３８に電気的に接続してあり、さらに制御部３８はオゾン発生器１３に電気的に接続してあり、制御部３８によってオゾン発生器１３の作動を制御することができるようにしてある。この濃度検出部３７と制御部３８によって濃度検出制御部９が形成されるものである。その他の構成は図１のものと同じである。
【００４５】
このものにあって、上記のように減圧部４で圧力が減圧されたオゾン水が流路６を通過する際に、濃度検出部３７によってオゾン水のオゾン溶解濃度が測定されるようになっており、濃度検出部３７で測定されたオゾン濃度のデータは制御部３８に入力されるようになっている。制御部３８はＣＰＵやメモリー等を備えて形成されるものであり、濃度検出部３７から入力されたオゾン濃度値に基づいて、オゾン発生器１３をオン−オフ制御したり、あるいはオゾン発生器１３の印加電圧を変更したりして、オゾン発生器１３によるオゾンの発生を制御するようにしてある。すなわち、濃度検出部３７で測定されるオゾン濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より小さいときには、制御部３８による制御で、オゾン発生器１３をオンさせたり印加電圧を上昇させたりして、オゾン注入部２から水に注入されるオゾン量を増やして、加圧溶解部３で溶解されるオゾンの溶解濃度を高めるようにするものであり、また、濃度検出部３７で測定されるオゾン濃度が制御部３８のメモリーに登録された値より大きいときには、制御部３８による制御で、オゾン発生器１３をオフさせたり印加電圧を降下させたりして、オゾン注入部２から水に注入されるオゾン量を減らして、加圧溶解部３で溶解されるオゾンの溶解濃度を低下させるようにするものである。このようにして制御部３８のメモリーに登録されたオゾン濃度の値にオゾン水の濃度を調整することができるものである。従って、用途に応じてオゾン水において必要とされるオゾン濃度は異なるが、必要なオゾン濃度のデータを制御部３８のメモリーに登録しておくことによって、必要とされるオゾン濃度に調整しながらオゾン水を生成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図２】同上の一部の一例を示す概略図である。
【図３】同上の一部の他の一例を示すものであり、（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ概略図である。
【図４】同上の一部の他の一例を示すものであり、（ａ）は概略図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】同上の一部の他の一例を示す概略図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 加圧部
２ オゾン注入部
３ 加圧溶解部
４ 減圧部
５ 余剰オゾン排出部
６ 流路
７ 圧力調整弁
８ 延長流路
９ 濃度検出制御部
１０ 連結部
１１ オゾン注入配管
１２ 圧力調整弁
１３ オゾン発生器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を圧送する加圧部と、水にオゾンを注入するオゾン注入部と、オゾンを注入された水が加圧部で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部と、加圧溶解部でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部とを備え、加圧部、オゾン注入部、加圧溶解部の各部を連続的に運転させて、減圧部にオゾン水を連続的に供給し、減圧部の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項２】
加圧溶解部で水に溶解しない余剰オゾンを排出する余剰オゾン排出部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水製造装置。
【請求項３】
余剰オゾン排出部から余剰オゾンをオゾン注入部に供給する連結部を備えて成ることを特徴とする請求項２に記載のオゾン水製造装置。
【請求項４】
減圧部を、加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路に設けられ、オゾン水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項５】
減圧部を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でオゾン水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項６】
減圧部は、一つの流路で形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のオゾン水製造装置。
【請求項７】
加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路の圧力損失とこの流路に付加した延長流路の圧力損失の和が、加圧部で圧送される水とオゾンの押し込み圧によって加圧溶解部内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路を付加して成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項８】
オゾンを発生させてオゾンをオゾン注入部から供給するオゾン発生器と、オゾン水のオゾン溶解濃度を測定すると共に測定結果に基づいてオゾン発生器によるオゾンの発生を制御する濃度検出制御部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項１】
水を圧送する加圧部と、水にオゾンを注入するオゾン注入部と、オゾンを注入された水が加圧部で圧送されることによる加圧で水にオゾンを溶解させる加圧溶解部と、加圧溶解部でオゾンを溶解させたオゾン水の圧力を、オゾン水の流入側から流出側に向かって順次大気圧まで減圧する減圧部とを備え、加圧部、オゾン注入部、加圧溶解部の各部を連続的に運転させて、減圧部にオゾン水を連続的に供給し、減圧部の流出側から気泡の発生のないオゾン水を連続的に吐出させるようにして成ることを特徴とするオゾン水製造装置。
【請求項２】
加圧溶解部で水に溶解しない余剰オゾンを排出する余剰オゾン排出部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のオゾン水製造装置。
【請求項３】
余剰オゾン排出部から余剰オゾンをオゾン注入部に供給する連結部を備えて成ることを特徴とする請求項２に記載のオゾン水製造装置。
【請求項４】
減圧部を、加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路に設けられ、オゾン水の圧力を大気圧にまで段階的に減圧する複数の圧力調整弁で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項５】
減圧部を、流路断面積と流路長さの少なくとも一方の調整でオゾン水の圧力を大気圧にまで減圧するように形成された、加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路で構成して成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項６】
減圧部は、一つの流路で形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のオゾン水製造装置。
【請求項７】
加圧溶解部からオゾン水を送り出す流路の圧力損失とこの流路に付加した延長流路の圧力損失の和が、加圧部で圧送される水とオゾンの押し込み圧によって加圧溶解部内で水とオゾンを加圧するのに必要な圧力となるように、流路に延長流路を付加して成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【請求項８】
オゾンを発生させてオゾンをオゾン注入部から供給するオゾン発生器と、オゾン水のオゾン溶解濃度を測定すると共に測定結果に基づいてオゾン発生器によるオゾンの発生を制御する濃度検出制御部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のオゾン水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９５８１３（Ｐ２００９−１９５８１３Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３９２０８（Ｐ２００８−３９２０８）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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